DE69906016T2

DE69906016T2 - Verfahren zur Herstellung von Cyanobenzyl-Verbindungen

Info

Publication number: DE69906016T2
Application number: DE69906016T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kawasaki-shi Yasuda; Masatoshi Kawasaki-shi Murakami
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: DE69906016D1; ATE234811T1; EP1004574A1; EP1004574B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Cyanbenzylverbindungen und im Speziellen zur Herstellung von Cyanbenzylverbindungen, die durch die Formel (II) dargestellt sind. Cyanbenzylverbindungen sind wichtige Zwischenprodukte bei der Herstellung chemischer Produkte, wie Pharmazeutika, Agrochemikalien, Flüssigkristalle und Monomere von funktionellen Polymeren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Mehrere Verfahren zur Herstellung von Cyanbenzylverbindungen sind bereits bekannt.
1. Cyanbenzylalkoholverbindungen
Beispielhafte Verfahren zur Herstellung von p-Cyanbenzylalkohol, eine typische Cyanbenzylalkoholverbindung, sind wie folgt.
p-Cyanbenzylalkohol wird durch Reduktion eines p-Cyanbenzoinsäureesters oder p-Cyanbenzaldehyds unter Verwendung eines Reduktionsmittels, das aus einer Hydridverbindung, wie Natriumborhydrid, gebildet wird, hergestellt (Kikugawa, Y., Chem. Pharm. Bull, 24 (1976) 1059; und Hilborn, J. W., et al., J. Am. Chem. Soc., 116 (1994) 3337). Alternativ wird p-Cyanbenzaldehyd durch eine Wassergasverschiebungsreaktion in Gegenwart eines Rhodiumclusterkatalysators auf einem Polymer reduziert (Kaneda, K., et al., Tetrahedron Letters, 38 (1997) 3005).
2. Cyanbenzylhalogenidverbindungen
Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung von p-Cyanbenzylchlorid, eine typische Cyanbenzylhalogenidverbindung, ist wie folgt.
p-Cyanbenzylchlorid wird durch Monochlorierung von p-Tolunitril hergestellt (J. Am. Chem. Soc., 65 (1943) 2282: L. Blicke).
3. Cyanbenzylacyloxyverbindungen
Beispielhafte Verfahren zur Herstellung von p-Cyanbenzylacetat, eine typische Cyanbenzylacyloxyverbindung, sind wie folgt.
p-Cyanbenzylacetat wird durch Reaktion von p-Cyanbenzylchlorid und Natriumacetat in einem alkoholischen Lösungsmittel hergestellt (Banse, Chem. Ber., 27 (1894) 2171). Alternativ wird p-Cyanbenzylacetat durch Acetylierung von p-Cyanbenzylalkohol hergestellt (A. L. Baumstark, et al., Tetrahedron Letters, 25 (1984) 169).
Die obigen Verfahren zur Herstellung von p-Cyanbenzylverbindungen weisen die unten beschriebenen Nachteile auf.
1. p-Cyanbenzylalkohol
Wird die Reduktion unter Verwendung eines Reduktionsmittels, das aus einem Hydrid gebildet wird, durchgeführt, wird ein teures Mittel in einer größeren Menge als die stöchiometrisch notwendige Menge benötigt, wobei eine große Menge an Abfall anfällt. Wird die Reduktion unter Verwendung von Wasserstoff durchgeführt, wird ein teurer Rhodiumkatalysator eingesetzt. Somit sind beide Verfahren wirtschaftlich unvorteilhaft.
2. p-Cyanbenzylchlorid
Gefährliches Chlorgas wird zur Chlorierung von p-Tolunitril verwendet, wobei die Selektivität der Monochlorierung unzureichend ist.
3. p-Cyanbenzylacetat
Das als Rohstoff dienende p-Cyanbenzylchlorid oder der p-Cyanbenzylalkohol ist als allgemein einsetzbares Rohmaterial nicht einfach zu erhalten.
Wie oben beschrieben, ist die Herstellung von p-Cyanbenzylverbindungen unter Verwendung einer gewöhnlich bekannten Technik beschwerlich und die Herstellung von hochreinen Verbindungen ist schwierig. Zusätzlich sind Ausgangsmaterialien, wie ein p-Cyanbenzoinsäureester, p-Cyanbenzaldehyd und p-Tolunitril, nicht einfach zu erhalten. Somit sind die obigen Verfahren zur Herstellung von Cyanbenzylverbindungen in hoher Ausbeute und hoher Reinheit in einem industriellen Maßstab unbefriedigend.
Im Hinblick auf das zuvor Gesagte, betrifft die vorliegende Erfahrung die Bereitstellung eines industriell vorteilhaften Verfahrens zur Herstellung von Cyanbenzylverbindungen unter milden Bedingungen aus dem relativ einfach erhältlichen Cyanbenzylamin, mit einer Cyangruppe am Benzolring, oder einer Verbindung davon, deren Ring mit einem Chloratom, einem Fluoratom etc. substituiert ist (im Folgenden werden die Verbindungen allgemein als "Cyanbenzylaminverbindungen" bezeichnet).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder haben herausgefunden, dass obige Aufgabe durch Umwandlung einer Aminomethylgruppe (-CH₂NH₂) einer Cyanbenzylaminverbindung, welche als Ausgangsmaterial dient, in eine Hydroxymethylgruppe, eine Halogenmethylgruppe oder eine Acyloxymethylgruppe ohne Cyangruppe an dem Benzolring erreicht wird. Die vorliegende Erfindung wurde auf Grundlage dieser Entdeckung vervollständigt.
Dementsprechend sind die erfindungsgemäßen Ausführungsformen wie folgt:

(1) Ein Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung, welches das Umwandeln einer Aminomethylgruppe einer Cyanbenzylaminverbindung in eine Hydroxymethylgruppe, eine Halogenmethylgruppe oder eine Acyloxymethylgruppe ohne der Cyangruppe an dem Benzolring umfaßt, wobei die Umwandlung unter Einsatz von Nitrosoniumionen durchgeführt wird.
(2) Ein Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach Ausführungsform (1), wobei ein Nitratsalz unter sauren Bedingungen eingesetzt wird, um Nitrosoniumionen zu erzeugen.
(3) Ein Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach Ausführungsform (1), wobei ein Stickstoffoxid eingesetzt wird, um Nitrosoniumionen zu erzeugen.
(4) Ein Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach den Ausführungsformen (1) bis (3), wobei die Reaktion in Anwesenheit eines polaren Lösungsmittels durchgeführt wird.
(5) Ein Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach den Ausführungsformen (1) bis (4), wobei die Cyanbenzylaminverbindung durch die folgende Formel (I) dargestellt ist,
worin -CH₂NH₂ und -X jeweils einen Substituenten an dem Benzolring darstellen, die -CH₂NH₂-Gruppe zur -CN-Gruppe in m- oder p-Position ist, X ein Chloratom oder ein Fluoratom darstellt, n eine ganze Zahl zwischen 0 und einschließlich 4 ist, und, wenn n 2 oder mehr ist, die mehreren Substituenten X gleich oder unterschiedlich voneinander sein können, und die Cyanbenzylverbindung durch die folgende Formel (II) dargestellt ist,
worin -X und -CH₂Y jeweils einen Substituenten an dem Benzolring darstellen, die -CH₂Y-Gruppe zur -CN-Gruppe in m- oder p-Position ist, X ein Chloratom oder ein Fluoratom darstellt, n eine ganze Zahl zwischen 0 und einschließlich 4 ist und, wenn n 2 oder mehr ist, die mehreren Substituenten X gleich oder unterschiedlich voneinander sein können, X eine Hydroxygruppe, ein Fluoratom, ein Chloratom, ein Bromatom, ein Iodatom oder eine durch -OCOR dargestellte Acyloxygruppe darstellt, wobei R eine C₁-C₈-Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe oder eine Arylgruppe darstellt.
(6) Ein Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach Ausführungsform (5), wobei die Cyanbenzylaminverbindung der Formel (I) p-Cyanbenzylamin oder m-Cyanbenzylamin ist und die Cyanbenzylverbindung der Formel (II) ein korrespondierender p-Cyanbenzylalkohol oder m-Cyanbenzylalkohol ist.
(7) Ein Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach Ausführungsform (5), wobei die Cyanbenzylaminverbindung der Formel (I) p-Cyanbenzylamin oder m-Cyanbenzylamin ist und die Cyanbenzylverbindung der Formel (II) ein korrespondierendes p-Cyanbenzylchlorid, p-Cyanbenzylbromid, m-Cyanbenzylchlorid oder m-Cyanbenzylbromid ist.
(8) Ein Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach Ausführungsform (5), wobei die Cyanbenzylaminverbindung der Formel (I) p-Cyanbenzylamin oder m-Cyanbenzylamin ist und die Cyanbenzylverbindung der Formel (II) ein korrespondierendes p-Cyanbenzylacetat oder m-Cyanbenzylacetat ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die erfindungsgemäße Reaktion wird durch die folgenden Stufen ausgeführt: Vorlegen eines Lösungsmittels, einer Cyanbenzylaminverbindung, eines Nitritsalzes oder eines Stickstoffoxids und, falls notwendig, einer nukleophilen Verbindung in einem Reaktor, wobei die nukleophile Verbindung unter sauren Bedingungen zur Herstellung einer Cyanbenzylalkoholverbindung eingesetzt wird; Erhöhen der Temperatur des so gebildeten Gemisches auf die Reaktionstemperatur unter Rühren; und Erhitzen des Gemisches unter Rühren für eine vorbestimmte Zeit.
Typischerweise umfassen verwendbare Materialien für den Reaktors, der für die Reaktion eingesetzt wird, Glas und säurebeständige Metalle. Bezüglich des Reaktionsdrucks sind keine bestimmten Beschränkungen gegeben und die Reaktion wird typischerweise unter atmosphärischem Druck durchgeführt.
Wird die Umwandlung von p-Cyanbenzylamin in eine korrespondierende p-Cyanbenzylverbindung als Beispiel gewählt, sind die erfindungsgemäß auftretenden Reaktionen de r, denkbaren Reaktionspfade unten beschrieben. Es wird angenommen, dass die Reaktionsformen anderer erfindungsgemäßer Verbindungen ähnlich sind.
Reaktionsschema [I]
Reaktionsschema [II]
Die p-Cyanbenzylaminverbindung (III) wird mit der Nitrosoniumionenverbindung (NO⁺Z^–) umgesetzt, wobei die Diazoniumverbindung (IV) gebildet wird (Reaktionsschema [1]: die Reaktion wird als Diazotierungsreaktion bezeichnet). Die im Reaktionssystem vorhandene nukleophile Verbindung (MY) wird mit Verbindung (IV) umgesetzt, wobei die p-Cyanbenzylverbindung (V) gebildet wird (Reaktionsschema [2]: im folgenden wird die Reaktion als Substitutionsreaktion bezeichnet).
Dementsprechend ergibt die Verwendung einer nukleophilen Verbindung (MY), worin M ein Wasserstoffatom und Y eine Hydroxylgruppe ist, d. h. Wasser, einen p-Cyanbenzylalkohol, wie in dem folgenden Reaktionsschema [3] beschrieben.
Die Verwendung einer nukleophilen Verbindung (MY), worin M ein Wasserstoffatom oder ein Alkalimetall oder Erdalkalimetallatom und Y ein Halogenatom ist, ergibt eine Cyanbenzylhalogenverbindung, wie in dem folgenden Reaktionsschema [4] beschrieben.
Alternativ ergibt die Verwendung einer nukleophilen Verbindung (MY), worin M ein Wasserstoffatom und Y eine Acyloxygruppe ist, d. h. eine Carbonsäure, eine Cyanbenzylacyloxyverbindung, wie in dem folgenden Reaktionsschema [5] beschrieben.
Für den Fall, dass das verwendete Lösungsmittel als nukleophile Verbindung für die Zielcyanbenzylverbindung dient, ist die Zugabe der nukleophilen Verbindung nicht notwendig.
Für den Fall, bei dem das Gegenion (Z^–) des Diazoniumions (IV) ein Halogenidion oder ein Acyloxyanion (RCOO^–) ist, dient jedes Anion als nukleophile Verbindung, wobei eine intramolekulare Reaktion auftritt, wobei sich eine Cyanbenzylhalogenidverbindung oder eine Cyanbenzylacyloxyverbindung als Nebenprodukt ergibt. Da die Anionen aus der Säure herrühren, die erfindungsgemäß verwendet wird, ist es notwendig, die Säure gemäß der Zielcyanbenzylverbindung zu wählen.
Wird eine Cyanbenzylalkoholverbindung hergestellt, muß eine Cyanbenzylaminverbindung und ein Nitrosoniumion in einem polaren organischen Lösungsmittel in Gegenwart einer Säure oder in einer wässerigen Lösung in Gegenwart einer Säure mit niedriger Nukleophilie, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure, umgesetzt werden.
Die Cyanbenzylverbindungen, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, werden nun beschrieben. Unter unsubstituierten Cyanbenzylaminverbindungen sind p-Cyanbenzylamin und m-Cyanbenzylamin bevorzugt. Diese zwei Amine können einfach durch Reduktion einer Nitrilgruppe des Terephthalnitrils oder Isophthalnitrils hergestellt werden, wie in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 40-10133 beschrieben.
Die substituierten Verbindungen der Cyanbenzylverbindungen werden als Nächstes beschrieben. Hinsichtlich der Substituenten besteht keine bestimmte Beschränkung und jeder Substituent kann, solange er gegenüber der erfindungsgemäßen Reaktion inert ist, angebunden sein. Beispiele umfassen Alkylgruppen und Alkoxygruppen, wobei C_1–6-Alkylgruppen und C_1–6-Alkoxygruppen bevorzugt sind. Darunter werden halogensubstituierte Cyanbenzylaminverbindungen als speziell bevorzugte Verbindungen exemplarisch beschrieben. Chlorierte Cyanbenzylaminverbindungen, wie 4-Cyan-2,3,5,6-tetrachlorbenzylamin und 3-Cyan-2,4,5,6-tetrachlorbenzylamin, können einfach im großen Maßstab durch Reduktion einer Nitrilgruppe einer chlorierten Terephthalnitrilverbindung, wie Tetrachlorterephthalnitril, oder einer chlorierten Isophthalnitrilverbindung, wie Tetrachlorisophthalnitril, hergestellt werden, wobei Tetrachlorterephthalnitril oder Tetrachlorisophthalnitril durch Chlorierung von Terephthalnitril oder Isophthalnitril erhalten werden kann. Fluorierte Cyanbenzylaminverbindungen, wie 4-Cyan-2,3,5,6-tetrafluorbenzylamin und 3-Cyan-2,4,5,6-tetrafluorbenzylamin, können einfach durch Reduktion einer Nitrilgruppe einer fluorierten Terephthalnitrilverbindung, wie Tetrafluorterephthalnitril, oder einer fluorierten Isophthalnitrilverbindung, wie Tetrafluorisophthalnitril, hergestellt werden, wobei Tetrafluorterephthalnitril oder Tetrafluorisophthalnitril durch Fluorierung von chlorierten Terephthalnitrilverbindungen, wie Tetrachlorterephthalnitril, oder chlorierten Isophthalnitrilverbindungen, wie Tetrachlorisophthalnitril, erhalten werden kann.
Als Nächstes werden die Nitrosoniumionen, die in der erfindungsgemäßen Reaktion eingesetzt werden, beschrieben.
Hinsichtlich der Stufe zur Bildung der Nitrosoniumionverbindungen in der erfindungsgemäßen Reaktion ist keine spezielle Beschränkung gegeben und die Nitrosoniumionverbindungen können getrennt oder im Reaktionssystem während der Reaktion hergestellt werden.
Nitrosoniumsalzverbindungen, die ionische kristalline Feststoffe sind, sind als Nitrosoniumionverbindungen mit relativ hoher Stabilität bekannt und weisen bekannte Zusammensetzungen auf. Beispiele umfassen NOClO₄, NOSO₃F, NOHSO₄, NOSCN, NOBF₄, NOPF₄, NOAsF₄, NOSbF₄, NOFeCl₄ und NOMoF₆. Diese Nitrosoniumsalze können als Solches in der Reaktion verwendet werden.
Erfindungsgemäß werden die Nitrosoniumsalzverbindungen vorzugsweise in einer Menge von 1–5 verwendet, ausgedrückt durch das Molverhältnis auf Grundlage der Cyanbenzylaminverbindung.
Nitrosoniumionen können aus einem Nitrilsalz, das unter sauren Verbindungen verwendet wird, oder aus einem Stickstoffoxid, das als Quelle dient, gebildet werden.
Wird ein Nitrilsalz verwendet, wird die Reaktion unter sauren Bedingungen durchgeführt.
In der erfindungsgemäßen Reaktion kann ein Nitrilsalz wie Natriumnitrit oder Kaliumnitrit als Quelle zur Bildung des Nitrosoniumions verwendet werden. Das Nitritsalz wird vorzugsweise in einer Menge von 1–10 verwendet, ausgedrückt durch das Molverhältnis auf Grundlage der Cyanbenzylverbindung. Die zur Bildung des Nitrosoniumsalzes verwendete Säure wird in einer Menge verwendet, welche mindestens äquimolar zur Menge des Nitritsalzes ist, vorzugsweise in einer zweifachen Molmenge oder mehr. Als obige Säuren können anorganische oder organische Protonensäuren verwendet werden. Beispiele der anorganischen Säuren umfassen Chlorwasserstoffsäure und Bromwasserstoffsäure. Beispiele der organischen Säure umfassen Carbonsäuren, wie Essigsäure, Propionsäure und Trifluoressigsäure, und sulfonische Säuren, wie Methanusulfonsäure und Trifluormethansulfonsäure. Darunter sind Carbonsäuren, wie Essigsäure und Trifluoressigsäure, mit einem niedrigen Siedepunkt bevorzugt, da solche Säuren auch als Lösungsmittel dienen.
In der erfindungsgemäßen Reaktion kann ein Stickstoffoxid als Quelle zur Bildung des Nitrosoniumions verwendet werden. Erfindungsgemäß betrifft der Ausdruck "Stickstoffoxid" eine Verbindung, die ausschließlich aus Stickstoff und Sauerstoff besteht. Beispiele der Stickstoffoxide umfassen Stickstoffmonoxid, Distickstofftrioxid, Stickstoffdioxid, Distickstofftetraoxid und Distickstoffpentoxid. Eine Mischung der Stickstoffoxide, z. B. Distickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, kann auch verwendet werden. Da eine enorm große Menge an stickstoffoxidhaltigem Abgas während der Oxidation des Cyclohexans mit Salpetersäure in der Nylonindustrie hergestellt wird, kann dies zusätzlich bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wodurch ein wirtschaftlich vorteilhaftes Verfahren entwickelt werden kann. Das Stickstoffoxid muß in einer Menge von 1 mol oder mehr pro mol einer Cyanbenzylverbindunq verwendet werden.
Die nukleophile Verbindung, die bei der Substitutionsreaktion der Diazoniumverbindung (IV) während der erfindungsgemäßen Reaktion verwendet wird, wird beschrieben.
Wird eine Cyanbenzylalkoholverbindung hergestellt, wird Wasser als nukleophile Verbindung verwendet. Im Falle der Reaktion zwischen einer Cyanbenzylaminverbindung und einem Nitrosoniumsalz wird kein zusätzliches Wasser, das als nukleophile Verbindung dient, benötigt, da Wasser als Nebenprodukt der Reaktion anfällt.
Wird eine Cyanbenzylhalogenidverbindung hergestellt, wird eine Halogenidverbindung als nukleophile Verbindung verwendet. Beispiele der Halogenidverbindungen umfassen Wasserstoffhalogenide, wie Chlorwasserstoff und Bromwasserstoff, Alkalimetallsalze, wie Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumbromid und Kaliumbromid, und Erdalkalimetallsalze, wie Kalziumchlorid und Magnesiumbromid. Die Halogenidverbindung wird in einer Menge benötigt, die mindestens äquimolar zu der Cyanbenzylaminverbindung ist.
Wird eine Cyanbenzylacyloxyverbindung hergestellt, verwendet man eine Carbonsäure als nukleophile Verbindung. Beispiele der Carbonsäure, die verwendet werden kann, umfassen aliphatische Carbonsäuren mit C₁_₈-Alkylgruppen, wie Essigsäure und Propionsäure, Carbonsäuren mit einer Alkenylgruppe, wie Methacrylsäure, und Benzoesäuren mit einer Arylgruppe, welche eine aromatische Einheit enthalten, wie Benzoinsäure und Toluinsäure. Die Carbonsäure wird in einer Menge verwendet, die mindestens äquimolar zu der Cyanbenzylaminverbindung ist. Darunter sind aliphatische Carbonsäuren, wie Essigsäure, die auch als Lösungsmittel dient, speziell bevorzugt.
Wird die Reaktion in einem homogenen Lösungssystem durchgeführt, wird vorzugsweise ein polares Lösungsmittel verwendet. Beispiele umfassen Wasser, ein polares organisches Lösungsmittel und ein Gemisch aus Wasser/polarem organischen Lösungsmittel. Spezifische Beispiele des organischen Lösungsmittels umfassen polare Amide, wie Formamid und Dimethylformamid, schwefelhaltige Lösungsmittel, wie Dimethylsulfoxid und Sulforan, Imidazolidone, wie 1,3-Dimethyl-2-imidazolidon, Ether, wie 1,2-Dimuethoxyethan und Diglyme, Säureanhydride, wie Essigsäureanhydrid und Propionsäureanhydrid, und organische Carbonsäuren, wie Essigsäure, Trifluoressigsäure und Propionsäure.
Die Reaktion kann auch in einem wässerig-organischem Zweiphasensystem durchgeführt werden. In diesem Fall kann jedes organische Lösungsmittel verwendet werden, das die Cyanbenzylaminverbindung (welche eine Ausgangsverbindung ist) und eine Cyanbenzylverbindung (welche ein Reaktionsprodukt ist) lösen kann.
Bei der Reaktion wird das Lösungsmittel vorzugsweise in einer Menge verwendet, die das 5- bis 100-fache Gewicht der Cyanbenzylaminverbindung beträgt.
Die Reaktionstemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von –30°C bis 200°C, stärker bevorzugt 0°C bis 130°C.
Die Reaktionsdauer variiert in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Lösungsmittels, und eine Dauer von 10 Minuten bis 10 Stunden wird bevorzugt.
BEISPIELE
Als Nächstes wird die vorliegende Erfindung durch die Beispiele, die keinesfalls die Erfindung beschränken sollen, beschrieben. Soweit nicht anders angegeben, beziehen sich alle Teile, %, Verhältnisse und Ähnliches auf das Gewicht.
In den Beispielen werden die folgenden Verfahren zur Analyse angewendet.
Hochdruckflüssigchromatographieanalyse
Bedingungen des Beispiels 1

Säule: Shodex DE-513L + Vorsäule
Laufmittel: Wasser/Acetonitril/Essigsäure = 2250/750/15 (ml)
Natrium-1-octansulfonat 6,45 g
Bedingungen: Flußrate, 1 ml/Minute UV 254 nm
Säulenofen 40°C

Bedingungen der Gaschromatographieanalyse der Beispiele 2-8

Säule: HP-5
(30 m Kapillarsäule, Innendurchmesser: 0,32 mm)
Träger: Helium 1,7 cc/Minute
Teilverhältnis: 50
Detektor: FID
Analysebedingungen: Aufgabe bei 300°C
100°C (10 Minuten) → 10°C/Minute
(Aufheizen) → 300°C
Detektion bei 300°C

Beispiel 1
p-Cyanbenzylamin (26,2 g), Natriumnitrit (20,8 g) und Dimethylsulfoxid (200 ml) wurden gemischt und das Gemisch bei Raumtemperatur (etwa 20 bis 30°C) kräftig gerührt. Dem Gemisch wurde über die Dauer einer Stunde Trifluoressigsäure (45,6 g) zugetropft. Nach Beendigung der Zugabe wurde die Umsetzung bei 100°C für eine Stunde fortgeführt. Das Reaktionsgemisch wurde mittels Hochdruckuflüssigchromatographie analysiert, wobei ein Verhältnis (auf Molbasis) der Hauptreaktionsprodukte von p-Cyanbenzylalkohol: p-Cyanbenzaldehyd: p-Cyanbenzoinsäure = 72:18:10 erhalten wurde. Dimethylsulfoxid wurde durch Destillation im Vakuum entfernt und Wasser (300 ml) dem Rückstand zugegeben. Zu der so gebildeten Lösung wurde Natriumcarbonat gegeben, wobei der pH-Wert auf 8 eingestellt wurde. Die resultierende wässerige Lösung wurde mit Toluol extrahiert (300 ml × 2). Das Toluol wurde durch Destillation im Vakuum entfernt und die resultierende Lösung anschließend unter Vakuum destilliert, wobei 16,2 g p-Cyanbenzylalkohol (Sdp. 175-178°C/1,5 kPa) erhalten wurden (Ausbeute 61%). Die Reinheit des Produkts betrug 98%.
Beispiel 2
m-Cyanbenzylamin (13,2 g), Natriumnitrit (10,4 g) und Dimethylformamid (100 ml) wurden gemischt und das Gemisch bei Raumtemperatur kräftig gerührt. Dem Gemisch wurde Trifluoressigsäure (22,8 g) über eine Stunde zugetropft. Nach Beendigung der Zugabe wurde die Reaktion bei 100°C für eine Stunde fortgesetzt. Für das anschließende Verfahren wurde die Vorgehensweise von Beispiel 1 wiederholt, wobei 6,9 g m-Cyanbenzylalkohol (Sdp. 128-130°C/400 Pa) erhalten wurden (Ausbeute 52%). Die Reinheit des Produkts betrug 98%.
Beispiel 3
p-Cyanbenzylamin (13,2 g), Wasser (54 g) und Toluol (20 g) wurden gemischt und das Gemisch unter Eiskühlung gerührt. Dem Gemisch wurde konzentrierte Schwefelsäure (14,7 g) zugegeben. Anschließend wurde eine 20 Gew.-%ige Natriumnitritlösung (44,9 g) über eine Stunde zugetropft. Das Gemisch wurde bei derselben Temperatur für 4 Stunden gerührt. Für das anschließende Verfahren wurde die Vorgehensweise aus Beispiel 1 wiederholt, wobei 6,8 g p-Cyanbenzylalkohol erhalten wurden (Ausbeute 51%). Die Reinheit des Produkts betrug 98%.
Beispiel 4
p-Cyanbenzylamin (13,2 g), Kaliumbromid (23,8 g), Wasser (18 g) und Methylenchlorid (18 g) wurden gemischt und das Gemisch unter Eiskühlung gerührt. Dem Gemisch wurde konzentrierte Schwefelsäure (29,4 g) zugegeben und anschließend eine 20 Gew.-%ige Natriumnitritlösung (51,8 g) über eine Stunde zugetropft. Das Gemisch wurde bei derselben Temperatur für 4 Stunden gerührt. Weiterhin wurde Natriumthiolsulfat zu dem Gemisch gegeben und das resultierende Gemisch bei Raumtemperatur für eine Stunde gerührt. Die Gaschromatographieanalyse ergab eine Ausbeute des p-Cyanbenzylbromids von 64%.
Beispiel 5
m-Cyanbenzylamin (13,2 g), Kaliumbromid (23,8 g), Wasser (18 g) und Methylenchlorid (18 g) wurden gemischt und das Gemisch unter Eiskühlung gerührt. Dem Gemisch wurde konzentrierte Schwefelsäure (98 Gew.-%) (29,4 g) zugegeben und anschließend eine 20 Gew.-%ige Natriumnitritlösung (51,8 g) über eine Stunde zugetropft. Das Gemisch wurde bei derselben Temperatur für 4 Stunden gerührt. Weiterhin wurde Natriumthiolsulfat zu dem Gemisch gegeben und das resultierende Gemisch bei Raumtemperatur für eine Stunde gerührt. Die Gaschromatographieanalyse ergab eine Ausbeute des m-Cyanbenzylbromids von 57%.
Beispiel 6
p-Cyanbenzylamin (13,2 g), Natriumchlorid (11,7 g), Wasser (18 g) und 1,2-Dichlorethan (25 g) wurden gemischt und das Gemisch unter Eiskühlung gerührt. Dem Gemisch wurde konzentrierte Schwefelsäure (29,4 g) zugegeben und anschließend eine 20 Gew.-%ige Natriumnitritlösung (51,8 g) über eine Stunde zugetropft. Das Gemisch wurde bei derselben Temperatur für 4 Stunden gerührt. Weiterhin wurde Natriumthiolsulfat zu dem Gemisch gegeben und das resultierende Gemisch bei Raumtemperatur für eine Stunde gerührt. Die Gaschromatographieanalyse ergab eine Ausbeute des p-Cyanbenzylchlorids von 48%.
Beispiel 7
p-Cyanbenzylamin (13,2 g), Wasser (18 g) und Methylenchlorid (18 g) wurden gemischt und das Gemisch unter Eiskühlung gerührt. Dem Gemisch wurde Essigsäure (18 g) gegeben und anschließend eine 20 Gew.-%ige Natriumnitritlösung (51,8 g) über die Dauer einer Stunde zugetropft. Das Gemisch wurde bei derselben Temperatur für 4 Stunden gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde mit Methylenchlorid extrahiert und die organische Phase eingeengt. Zu der konzentrierten Lösung wurde Wasser gegeben und das restliche organische Lösungsmittel durch Destillation abgetrennt, wobei 14,7 g p-Cyanbenzylacetat (Ausbeute 84%) erhalten wurden. Die Reinheit des Produkts betrug 98%.
Beispiel 8
m-Cyanbenzylamin (13,2 g), Wasser (18 g) und 1,2-Dichlorethan (22 g) wurden gemischt und das Gemisch unter Eiskühlung gerührt. Dem Gemisch wurde Essigsäure (18 g) zugegeben und anschließend eine 20 Gew.-%ige Natriumnitritlösung (51,8 g) über eine Stunde zugetropft. Das Gemisch wurde bei derselben Temperatur für 4 Stunden gerührt. Das Gemisch wurde mit 1,2-Dichlorethan extrahiert und das organische Lösungsmittel eingeengt. Zu der konzentrierten Lösung wurde Wasser gegeben und das restliche organische Lösungsmittel durch Destillation abgetrennt, wobei 13,7 g m-Cyanbenzylacetat (Ausbeute 78%) erhalten wurden. Die Reinheit des Produkts betrug 97%.
Wie oben beschrieben, können erfindungsgemäß Cyanbenzylverbindungen, wie Cyanbenzylalkoholverbindungen, Cyanbenzylhalogenidverbindungen und Cyanbenzylacyloxyverbindungen, in einer bequemen Weise mit hoher Ausbeute und in hoher Reinheit aus einer Cyanbenzylaminverbindung, die einfach aus einer Phthalnitrilverbindung und einem billigen Nitritsalz erhalten werden kann, hergestellt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung, welches das Umwandeln einer Aminomethylgruppe einer Cyanbenzylaminverbindung in eine Hydroxymethylgruppe, eine Halogenmethylgruppe oder eine Acyloxymethylgruppe ohne der Cyangrupppe an dem Benzolring umfasst, wobei die Umwandlung unter Einsatz von Nitrosoniumionen durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach Anspruch 1, wobei ein Nitritsalz unter sauren Bedingungen eingesetzt wird, um Nitrosoniumionen zu erzeugen.
Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach Anspruch 1, wobei ein Stickstoffoxid eingesetzt wird, um Nitrosoniumionen zu erzeugen.
Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Reaktion in Anwesenheit eines polaren Lösungsmittels durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Cyanbenzylaminverbindung durch die folgende Formel (I) dargestellt ist:
worin -CH₂NH₂ und -X jeweils einen Substituenten an dem Benzolring darstellen, die -CH2NH2-Gruppe zur -CN-Gruppe in m- oder p-Position ist, X ein Chloratom oder ein Fluoratom darstellt, n eine ganze Zahl zwischen 0 und einschließlich 4 ist, und, wenn n 2 oder mehr ist, die mehreren Substituenten X gleich oder unterschiedlich voneinander sein können, und die Cyanbenzylverbindung durch die folgende Formel (II) dargestellt ist:
worin -X und -CH₂Y jeweils einen Substituenten an dem Benzolring darstellen, die -CH₂Y-Gruppe zur -CN-Gruppe in m- oder p-Position ist, X ein Chloratom oder ein Fluoratom darstellt, n eine ganze Zahl zwischen 0 und einschließlich 4 ist und, wenn n 2 oder mehr ist, die mehreren Substituenten X gleich oder unterschiedlich voneinander sein können, X eine Hydroxygruppe, ein Fluoratom, ein Chloratom, ein Bromatom, ein Iodatom oder eine durch -OCOR dargestellte Acyloxygruppe darstellt, wobei R eine C₁-C₈-Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe oder eine Arylgruppe darstellt.
Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach Anspruch 5, wobei die Cyanbenzylaminverbindung der Formel (I) p-Cyanbenzylamin oder m-Cyanbenzylamin ist und die Cyanbenzylverbindung der Formel (II) ein korrespondierender p-Cyanbenzylalkohol oder m-Cyanbenzylalkohol ist.
Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach Anspruch 5, wobei die Cyanbenzylaminverbindung der Formel (I) p-Cyanbenzylamin oder m-Cyanbenzylamin ist und die Cyanbenzylverbindung der Formel (II) ein korrespondierendes p-Cyanbenzylchlorid, p-Cyanbenzylbromid, m-Cyanbenzylchlorid oder m-Cyanbenzylbromid ist.
Verfahren zur Herstellung einer Cyanbenzylverbindung nach Anspruch 5, wobei die Cyanbenzylaminverbindung der Formel (I) p-Cyanbenzylamin oder m-Cyanbenzylamin ist und die Cyanbenzylverbindung der Formel (II) ein korrespondierendes p-Cyanbenzylacetat, oder m-Cyanbenzylacetat ist.